趙劍強(qiáng)，朱青峰，劉曉，魯一桐，劉東艷，秦瑞平，謝家馨

前言

肝癌作為臨床上較為常見(jiàn)的一種惡性腫瘤，具有較高的致死率，且病情進(jìn)展快、易惡化。因此，探索肝癌腫瘤生長(zhǎng)規(guī)律和精準(zhǔn)外科治療手段成為臨床研究熱點(diǎn)。近年來(lái)已有利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)肝臟腫瘤與血管關(guān)系的相關(guān)研究：林科燦等［1］利用肝臟三維圖像進(jìn)行肝內(nèi)血管分析并進(jìn)行自動(dòng)肝段劃分及虛擬解剖性肝切除術(shù)，為虛擬肝臟技術(shù)在臨床中的應(yīng)用提供了一個(gè)平臺(tái)；方馳華等［2］利用數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)對(duì)巨塊型肝臟腫瘤進(jìn)行以血管為軸心的術(shù)前規(guī)劃及診療，實(shí)現(xiàn)了巨塊型肝臟腫瘤的外科手術(shù)診治；倪國(guó)才等［3］對(duì)于MSCT 多平面重組和血管造影檢查肝臟巨大型腫塊的研究，對(duì)術(shù)前評(píng)估、手術(shù)方案的制定和預(yù)后診斷有重大價(jià)值。

巨塊型肝癌腫瘤直徑一般在10 cm 以上，有假包膜形成，常為單發(fā)性癌塊，也可由多個(gè)結(jié)節(jié)匯集而成一大塊，有時(shí)其鄰近有小的散在癌結(jié)節(jié)［4］。肝癌治療以手術(shù)切除為主，但巨塊型肝癌大多已失去手術(shù)機(jī)會(huì)。對(duì)于此類(lèi)肝癌，經(jīng)肝動(dòng)脈栓塞化療是目前被認(rèn)可的肝癌非手術(shù)治療的最常用方法之一，也是治療晚期原發(fā)性肝癌可獲得的可靠治療的方法［5-6］。但肝癌旁血管走形復(fù)雜，不同血管相互交錯(cuò)走形，尤其是肝癌經(jīng)常發(fā)生繼發(fā)性病變，干擾臨床醫(yī)生對(duì)腫瘤病癥的判斷，延誤病變?cè)\斷與治療。

肝癌的血液供應(yīng)較復(fù)雜，主要包括肝動(dòng)脈供血、門(mén)靜脈供血、側(cè)支血管供血及肝動(dòng)脈門(mén)靜脈雙重供血。門(mén)靜脈供血主要在早期，肝內(nèi)病灶分化程度高；肝動(dòng)脈供血主要在進(jìn)展期，腫瘤分化程度降低［7-8］。本研究擬通過(guò)對(duì)比正常組與肝癌組的CT 掃描數(shù)據(jù)，基于三維可視化技術(shù)，對(duì)肝臟巨塊型肝癌中肝動(dòng)脈的管徑、分支、新生血管等做了初步研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)肝臟巨塊型肝癌供血?jiǎng)用}的精確定位，輔助臨床醫(yī)生判斷肝臟巨塊型肝癌的供血來(lái)源，為介入導(dǎo)航或手術(shù)精準(zhǔn)預(yù)案提供有效依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料

回顧性收集來(lái)自河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院和河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院在2019年6～12月檢查的正常人腹部CT數(shù)據(jù)93例，其中，男52例，女41例，平均年齡（53.0±16.8）歲，經(jīng)影像及病理檢查未發(fā)現(xiàn)肝癌類(lèi)疾病，設(shè)為正常組；回顧性收集河北醫(yī)科大學(xué)與深圳旭東數(shù)字影像技術(shù)有限公司聯(lián)合共建的智能醫(yī)學(xué)影像實(shí)驗(yàn)室在2019年1～6月所處理的患者腹部巨塊型肝癌CT 數(shù)據(jù)93 例，其中，男66 例，女27 例，平均年齡（52.3±13.4）歲，設(shè)為肝癌組。兩組患者的一般資料比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 設(shè)備

1.2.1 實(shí)驗(yàn)所用CT 數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)所用CT 數(shù)據(jù)層厚為2 mm。選用2 mm 層厚CT 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原因如下：①比2 mm層厚更薄的CT數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)空間更大，占用內(nèi)存過(guò)多：②不同CT 機(jī)掃描層厚不同，出來(lái)的數(shù)據(jù)層厚不統(tǒng)一，但2 mm 層厚CT 薄建已統(tǒng)一，便于數(shù)據(jù)大規(guī)模收集和處理；③2 mm已符合臨床需求。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)所用機(jī)型及參數(shù)CT 掃描機(jī)型：GE Optima CT660，肝臟三期掃描參數(shù)：120 kV，300 mA，層厚5 mm，層間距5 mm，螺距0.984。三期時(shí)間：第一期32 s，第二期60 s，第三期180 s。造影劑：碘克沙醇320，劑量80 mL，速率2.8 mL/s。

1.2.3 分析、重建軟件實(shí)驗(yàn)應(yīng)用軟件為河北醫(yī)科大學(xué)智能醫(yī)學(xué)影像實(shí)驗(yàn)室采用的三維重建軟件Intelligent Precise Service（IPS,深圳市旭東數(shù)字醫(yī)學(xué)影像技術(shù)有限公司研發(fā)）。

1.3 診斷

符合巨塊型肝癌的標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)原發(fā)性肝癌診療規(guī)范（2017年版）判斷為巨塊型肝癌。

1.4 處理方法

使用IPS 進(jìn)行三維重建，過(guò)程為：將DICOM 格式CT斷層掃描圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分期處理，分出動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期和平掃期，隨后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入IPS 軟件并映射成為灰度不同的等級(jí)圖像，對(duì)原始斷層圖像進(jìn)行高斯平滑處理，便于血管的提取和肝癌范圍的劃定。根據(jù)閾值分割原理建立三維肝臟時(shí)，經(jīng)軟件自動(dòng)分析給出閾值范圍，選用：閾值上限100，閾值下限40，平均閾值70。在門(mén)靜脈期重建三維肝臟，分別在不同期項(xiàng)進(jìn)行多期觀察，確定肝癌位置，在門(mén)靜脈期調(diào)出肝臟肝癌部分圖像，適當(dāng)調(diào)節(jié)窗寬窗位，手工劃分肝癌范圍，利用面繪制的方法重建出肝癌在空間中的位置；應(yīng)用面繪制的方法在動(dòng)脈期重建肝動(dòng)脈血管。將動(dòng)脈期重建的肝動(dòng)脈配準(zhǔn)至門(mén)靜脈期，達(dá)到重合，以動(dòng)脈期重建的肝動(dòng)脈與門(mén)靜脈期重建的肝臟和肝癌進(jìn)行組合，使肝動(dòng)脈更豐富地與肝臟和肝癌進(jìn)行相關(guān)位置間的觀察；在動(dòng)脈期進(jìn)行肝動(dòng)脈血管直徑、分支數(shù)、新生血管的位置等改變的測(cè)量及觀察，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。做出相應(yīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，進(jìn)而說(shuō)明肝巨塊型肝癌對(duì)肝動(dòng)脈血管的影響。

1.4.1 肝動(dòng)脈直徑大小手動(dòng)測(cè)量多處位置相同的正常組與肝癌組肝動(dòng)脈直徑。測(cè)量血管的橫徑和豎徑，即以一個(gè)十字形式測(cè)量一處血管直徑，取其平均值作為此處血管的直徑。測(cè)量所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值，對(duì)比判斷肝癌對(duì)肝動(dòng)脈直徑的影響（為保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，做人為誤差校正）。通過(guò)IPS 軟件所帶有的測(cè)量工具分別測(cè)量每例數(shù)據(jù)的肝總動(dòng)脈、肝固有動(dòng)脈、肝固有動(dòng)脈左支、肝固有動(dòng)脈右支、肝中動(dòng)脈、膽囊動(dòng)脈及腫瘤血管的血管起始處直徑（圖1～圖7），對(duì)比分析正常組與肝癌組肝動(dòng)脈直徑的差異。

圖1 肝總動(dòng)脈起始處位置Fig.1 The beginning of common hepatic artery

圖2 肝固有動(dòng)脈起始處位置Fig.2 The beginning of proper hepatic artery

圖3 肝固有動(dòng)脈左支起始處位置Fig.3 The beginning of left proper hepatic artery

圖4 肝固有動(dòng)脈右支起始處位置Fig.4 The beginning of right proper hepatic artery

1.4.2 肝動(dòng)脈分支數(shù)量記錄肝癌組和正常組各級(jí)肝動(dòng)脈數(shù)目（圖8），兩者比較，判定肝癌對(duì)肝動(dòng)脈數(shù)目影響。此項(xiàng)可較為直觀地反映出肝動(dòng)脈血管受腫瘤的影響而新生或閉塞數(shù)目的多少，但會(huì)有部分血管不顯影（圖9）。因此，采用大樣本計(jì)數(shù)，以減小誤差。

圖5 肝中動(dòng)脈起始處位置Fig.5 The beginning of middle hepatic artery

圖6 膽囊動(dòng)脈起始處位置Fig.6 The beginning of cystic artery

圖7 腫瘤血管起始處位置Fig.7 The beginning of tumor vasculature

1.4.3 新生血管的位置將肝癌組分為肝右葉肝癌、肝左葉肝癌、肝中部肝癌3 組，統(tǒng)計(jì)分析不同部位新生血管與肝癌腫瘤的位置關(guān)系，判定肝癌對(duì)新生血管的影響。

1.5 誤差

由于測(cè)量血管直徑時(shí)由兩人分別完成，存在人為誤差。為減小誤差，在此設(shè)計(jì)兩組分別、多次測(cè)量相同部位血管直徑的實(shí)驗(yàn)，取其算數(shù)平均值，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，即兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，使不同人測(cè)量的指標(biāo)達(dá)成一致，同時(shí)排除單人測(cè)量時(shí)由于個(gè)人原因所導(dǎo)致的誤差。經(jīng)兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)無(wú)顯著差異（P＞0.05），可認(rèn)為兩組人測(cè)量的數(shù)據(jù)一致。

圖8 計(jì)數(shù)肝動(dòng)脈分支數(shù)（以肝動(dòng)脈右支為例）Fig.8 Counting the number of hepatic artery branches(example for right hepatic artery)

圖9 黑色箭頭示為肝動(dòng)脈顯影末端，其后部分不顯影Fig.9 The black arrows show the end of developing hepatic artery andthe parts after it do not develop

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS21.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用卡方檢驗(yàn)。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 肝動(dòng)脈直徑大小

經(jīng)測(cè)量得到多處肝動(dòng)脈血管起始處平均直徑（肝總動(dòng)脈、肝固有動(dòng)脈、肝固有動(dòng)脈左支、肝固有動(dòng)脈右支、肝中動(dòng)脈、膽囊動(dòng)脈），見(jiàn)表1。經(jīng)配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，肝癌組肝固有動(dòng)脈、肝固有動(dòng)脈左支、肝固有動(dòng)脈右支和肝中動(dòng)脈起始處平均血管直徑均比正常組相應(yīng)部位血管管徑增粗，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.2 肝動(dòng)脈分支數(shù)

正常組血管最多可見(jiàn)五級(jí)分支，以可見(jiàn)一級(jí)分支和二級(jí)分支者居多：肝固有動(dòng)脈左支一級(jí)、二級(jí)分支分別占總數(shù)的47.31%和26.88%，肝固有動(dòng)脈右支一級(jí)、二級(jí)分支分別占總數(shù)的23.66%和43.01%，其余多為不可見(jiàn)分支或可見(jiàn)三級(jí)分支；肝癌組血管可見(jiàn)六級(jí)分支，肝固有動(dòng)脈左支以二級(jí)分支多見(jiàn)，占總數(shù)的36.56%，其后一級(jí)血管較多見(jiàn)，肝固有動(dòng)脈右支以三級(jí)分支多見(jiàn)，占總數(shù)33.33%，其后二級(jí)血管較多見(jiàn)。經(jīng)卡方檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)肝固有動(dòng)脈左支正常組與肝癌組肝動(dòng)脈分支數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），肝固有動(dòng)脈右支正常組與肝癌組肝動(dòng)脈分支數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表2和表3。

表1 正常組與肝癌組肝動(dòng)脈起始處平均直徑（mm,± s）Tab.1 Mean diameter at the beginning of the hepatic artery in matched control group and experimental group (mm,Mean±SD)

表1 正常組與肝癌組肝動(dòng)脈起始處平均直徑（mm,± s）Tab.1 Mean diameter at the beginning of the hepatic artery in matched control group and experimental group (mm,Mean±SD)

組別肝總動(dòng)脈肝固有動(dòng)脈肝固有動(dòng)脈左支肝固有動(dòng)脈右支肝中動(dòng)脈膽囊動(dòng)脈正常組肝癌組t值P值6.23±1.76 6.63±1.60-2.345 0.21 4.80±1.24 5.56±1.34-3.988 0.000 3.21±0.88 4.37±1.81-6.077 0.000 3.83±1.09 5.61±1.95-9.244 0.000 2.67±0.99 3.81±1.63-3.117 0.003 3.27±1.24 3.54±1.80-1.761 0.102

表2 肝固有動(dòng)脈左支及其分支情況［例（%）］Tab.2 Left proper hepatic artery and its branches［case(%)］

表3 肝固有動(dòng)脈右支及其分支情況［例（%）］Tab.3 Right proper hepatic artery and its branches［case(%)］

2.3 新生血管的位置

93例肝癌數(shù)據(jù)中，65例為肝右葉肝癌，15例為肝中部肝癌，13例為肝左葉肝癌。肝左葉肝癌，新生血管包繞腫瘤，并可明顯觀察到膈動(dòng)脈在走形過(guò)程中，發(fā)出分支包繞或嵌入腫瘤（10/13，76.9%），與正常組對(duì)比，可認(rèn)為此為新生血管（圖10）；肝右葉肝癌新生血管常緊貼肝癌腫瘤走形，之后嵌入其中，大部分呈球狀包裹占位（42/65，64.6%）（圖11）；肝中部肝癌因位置關(guān)系受影響較復(fù)雜，源自肝左及肝右的新生血管常包繞占位，可呈肝左葉肝癌、肝右葉肝癌或兩者均有的表現(xiàn)（圖12）。93例肝癌數(shù)據(jù)中顯示，有75.3%（70/93）數(shù)據(jù)的肝癌腫瘤血管包繞占位，并有59.1%（55/93）數(shù)據(jù)的腫瘤血管嵌入腫瘤內(nèi)，有24.7%（23/93）數(shù)據(jù)的腫瘤血管未顯示與腫瘤的明顯關(guān)系，可能與腫瘤血管過(guò)細(xì)而不顯影或肝癌浸潤(rùn)破壞血管有關(guān)。

圖10 膈動(dòng)脈沿占位走形，并發(fā)出分支Fig.10 Trend of inferior phrenic artery and its branches

3 討論

三維可視化技術(shù)作為近年來(lái)新興的工具技術(shù)，通過(guò)在三維空間成像，反映物體的各種參數(shù)及細(xì)節(jié)。其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展尤為迅猛，已有大量實(shí)驗(yàn)研究表明三維可視化技術(shù)在檢查不同供血類(lèi)型的腫瘤、顯示腫瘤的供血?jiǎng)用}、進(jìn)行模擬肝切除手術(shù)等方面有顯著優(yōu)勢(shì)［9-10］。可在術(shù)前精確地反映腫瘤與血管的解剖關(guān)系，對(duì)患者進(jìn)行個(gè)體化評(píng)估，優(yōu)化手術(shù)方案，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；在術(shù)中可使手術(shù)順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作［11-13］。在三維可視化技術(shù)下，可以較好地評(píng)估肝臟腫瘤與供血?jiǎng)用}，為介入治療提供重要參考［14］。

圖11 肝右葉肝癌血管呈球狀包繞、嵌入腫瘤內(nèi)Fig.11 The globular right lobe liver cancer blood vessels embed and embed in tumor

圖12 肝中部肝癌及血管分布Fig.12 The middle liver cancer and the distributionof vessels

肝癌分為巨塊型、結(jié)節(jié)型和彌漫型。其中，巨塊型肝癌約占33%，其內(nèi)常因血供不足而發(fā)生壞死，出現(xiàn)不規(guī)則低密度區(qū)，且周?chē)Ｓ凶釉睿?5］。巨塊型肝癌體積較大，常侵犯多種血管，血供復(fù)雜多樣，主要由肝動(dòng)脈供血，其血供可達(dá)95%以上［16-17］。因此，在CT動(dòng)脈期可明顯見(jiàn)肝動(dòng)脈強(qiáng)化及其走形分布。但根據(jù)陳信堅(jiān)等［18］研究顯示，有53.33%的腫瘤不能經(jīng)CT顯示其供血?jiǎng)用}，所以有部分動(dòng)脈血管可能不會(huì)顯示造影?？紤]其原因可能與動(dòng)脈血管太細(xì)或造影劑沒(méi)有到達(dá)有關(guān)。巨塊型肝癌常有假包膜形成，因此在CT 影像上多數(shù)圖像邊界較規(guī)則、清晰，容易辨認(rèn)腫瘤大小及位置。本次實(shí)驗(yàn)觀察中，邊緣清晰者較少，邊界不甚清晰者較多。

正常肝臟組織25%～30%由肝動(dòng)脈供血，70%～75%由門(mén)靜脈供血，而肝癌患者的血供則略有不同。對(duì)肝癌血供的研究自1923年由Segall 提出［19］，經(jīng)其后學(xué)者的研究探索，證實(shí)原發(fā)性肝癌的血供大部分來(lái)自肝動(dòng)脈。肝癌的動(dòng)脈供血分為規(guī)則性、變異性和寄生性供血。規(guī)則性供血為肝臟正常血管為肝癌腫瘤供血；變異性供血?jiǎng)t包括腹腔干、腸系膜上動(dòng)脈、胃十二指腸動(dòng)脈等供養(yǎng)肝癌腫瘤，其中以腸系膜上動(dòng)脈為肝癌最常見(jiàn)的變異供血血管；寄生性指除肝臟以外的其它器官的動(dòng)脈參與營(yíng)養(yǎng)肝癌腫瘤。另有研究表明，為肝癌供血的血管除肝動(dòng)脈外，門(mén)靜脈也參與肝癌腫瘤的供血。有研究者認(rèn)為在肝臟腫瘤良性期時(shí)，以門(mén)靜脈供血為主，肝動(dòng)脈為輔；在肝臟腫瘤惡性期時(shí)，以肝動(dòng)脈供血為主，門(mén)靜脈為輔［20］。

實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析顯示，肝癌組肝固有動(dòng)脈、肝固有動(dòng)脈左支、肝固有動(dòng)脈右支和肝中動(dòng)脈起始處平均血管直徑均比正常組相應(yīng)部位血管管徑增粗，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí)，由于受肝癌生長(zhǎng)需要，肝動(dòng)脈分支明顯增多，出現(xiàn)大量腫瘤血管。其原因與肝癌腫瘤生長(zhǎng)需要大量營(yíng)養(yǎng)及運(yùn)輸代謝廢物有關(guān)，肝癌腫瘤細(xì)胞分泌血管生長(zhǎng)因子等物質(zhì)刺激腫瘤組織產(chǎn)生新生動(dòng)脈血管，新生血管呈球狀包繞肝癌腫瘤，并嵌入肝癌腫瘤內(nèi)部為其供血。有學(xué)者指出，肝動(dòng)脈血管增粗和肝臟腫瘤血管增多與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和血管素2（Angiopoietin 2）的水平有關(guān)，當(dāng)此類(lèi)因子水平增高，腫瘤血管增生，血供增加，腫瘤生長(zhǎng)迅速，腫瘤惡性程度高；反之，則腫瘤血管稀少，腫瘤生長(zhǎng)緩慢［21］。

肝癌常侵犯肝臟正常血管，導(dǎo)致其受壓變形或閉塞，多數(shù)僅可見(jiàn)少量分支，有些甚至不可見(jiàn)肝癌周?chē)Ｑ?，只?jiàn)大量血管球，使肝癌處腫瘤血管走形迂曲復(fù)雜，難以計(jì)數(shù)分析。除供應(yīng)肝臟正常組織血管相對(duì)正常外，受肝癌位置、個(gè)人差異及其它因素影響，大多數(shù)血管位置、走形在空間上并不一致。即使肝癌腫瘤在患者相同部位，也有不同差異。如選取4 例在肝右葉相同位置肝癌腫瘤，通過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)肝動(dòng)脈有不同程度差異（圖13）。肝癌組可見(jiàn)大量新生腫瘤血管呈球狀包繞肝癌或嵌入肝癌內(nèi)，腫瘤血管互相連接形成網(wǎng)狀，分支較多且復(fù)雜，走形較不規(guī)則，除個(gè)別血管有其規(guī)律外，其余大部分肝癌處腫瘤血管都有不同差異。

圖13 不同個(gè)體相同部位腫瘤，腫瘤血管分布不均Fig.13 The same position tumors have different tumor vasculature distribution in different patients

綜上所述，通過(guò)三維可視化技術(shù)對(duì)肝臟CT 掃描數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)，肝臟巨塊型肝癌可從血管直徑、血管分支數(shù)及新生血管位置提示肝動(dòng)脈的變異，為肝臟巨塊型肝癌供血?jiǎng)用}的精確定位、判斷血供來(lái)源提供有效指導(dǎo)，為臨床介入導(dǎo)航或手術(shù)精準(zhǔn)預(yù)案提供有效依據(jù)。為進(jìn)一步研究巨塊型肝癌動(dòng)、靜脈血管分布規(guī)律，以及血管分布與腫瘤進(jìn)展的相關(guān)性，還需納入更多樣本深入研究。